创建中药活性筛选新模型——访浙江大学药学院副院长楼宜嘉教授
在实验室里，不用动物就可以进行中药复方的药效筛选，用以阐明复方中分别行使“君、臣、佐、使”的物质成分及其功效，这似乎不太容易被人们理解。而浙江大学药学院药理与毒理研究室利用胚胎干细胞体外定向分化为心肌细胞的特性构建了药效筛选模型，用于筛选以心肌细胞为药物作用靶点的中药有效成分并获得了成功。实验证明，他们选用的中药能显著地提高胚胎干细胞定向分化为心肌细胞的百分率，达90%以上，并且具有很好的量效关系。这是一个高效率、高仿真兼顾，药效与机制研究并存的药效筛选模型，可望借此模型在创新药物研制、中药活性物质药效评价领域建立高效率筛选平台，应用前景十分广阔。该项研究受国家自然科学基金的资助，到目前为止，该课题组申请的发明专利“胚胎干细胞体外定向分化药效筛选模型的构建及应用”也已被受理。为此，记者采访了浙江大学药学院副院长、博士生导师、药理与毒理研究室主任楼宜嘉教授。
楼宜嘉说，中药复方是中医用药的主要方式，但中药复方中各味药材发挥的药效作用尚未用现代理论阐明，影响了中药的国际化、现代化。因此亟待将其活性成分归类，寻找其作用的规律性。若采用一种既能体现现代理论与技术，又能反映中药复方“君、臣、佐、使”药效作用特征的生物信息测试系统，那么在评价中药复方药效的基础研究中就有其独到之处。20世纪90年代初，国外学者就开始将胚胎干细胞分化为心肌细胞，建立了体外心肌发生模型，主要用于发育学研究和组织工程学研究。但在国内这方面的研究不多。迄今为止还未见有关药物介导胚胎干细胞体外定向分化为心肌细胞干预效应研究的报道。
, 百拇医药
她介绍，胚胎干细胞是从早期胚胎内细胞团或桑椹胚分离出来能在体外长期培养的高度未分化的全能细胞系。它具有在体外保持不分化状态的无限增殖能力，当处于合适的培养条件下，可定向分化形成多种单一类型的细胞，如心肌细胞、神经细胞等。若利用胚胎干细胞多潜能高度未分化的特性，并利用其在特定环境下(如含药物的条件培养液)可定向分化为多种单一类型细胞或类组织样结构的特点，构建药效筛选模型，就能重现复方中药作用于胚胎干细胞分化过程中基因状况、转录调控、相关活性因子而导致分化潜能改变的内在联系，从而获取完整的从基因到下游产物的一系列生物信息，提供全面的生物信息和丰富的药物作用靶点。同时由于心肌形成的连续发育过程易受环境改变的干预，对培养微环境中药物存在很敏感，可供评价的指标也很丰富。因此应用该药效筛选模型，只要中药复方中微小的方剂组分更动，就可分析判断分化信息异同，因而能很好地进行中药复方药效的现代基础研究。
课题组早在2001年9月开始开展这方面的研究工作，并于2002年1月获得国家自然科学基金资助，正式启动中药诱导胚胎干细胞定向分化为心肌细胞药效筛选模型构建与应用研究。由于心肌发育依赖性特殊基因表达、心肌结构蛋白表达、离子通道形成等作用都是受发育控制的，所以该项研究选用的药物是温肾阳中药材。按照中医理论，肾阳衰微可致心阳不足，补肾益阳则心阳得养，心肾协调，使痰浊得化，心脉相通。利用该药物改变胚胎干细胞培养微环境，可促使胚胎干细胞定向分化为心肌细胞，而改变方剂中“君、臣、佐、使”中的任何一味或几味，都可相应地引起分化过程中生物信息的改变。在胚胎干细胞定向分化过程中，可采集到核酸层面和蛋白层面的生物信息及其转录、翻译过程中的信号传导和修饰过程。课题组采用该药效筛选模型，获取药物对胚胎干细胞的影响及其介导胚胎干细胞分化过程中的一系列生物信息，探索其与某些重大疾病发生起源的可能相关性。研究证明了他们所选用的中药可极显著地诱导胚胎干细胞定向分化为心肌细胞。
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楼宜嘉告诉记者，该药效筛选模型的构建与应用是中药现代化基础研究新的生长点。中药复方研究的最大难点就是其化学成分复杂，要基本阐明一个方剂中“君、臣、佐、使”的不同作用，必须有一个合适的高保真、高效率的生物学载体，能够基本反映中药的多层次、多靶点作用特点，胚胎干细胞定向分化模型能够基本满足该条件。区别于目前生物信息学研究的核酸层次上的DNA芯片技术和蛋白质层次上的二维电泳及测序质谱技术，胚胎干细胞定向分化模型重演了基因按照特定的时间、空间表达的过程，因此可在细胞水平最大程度体现生命现象的整体性和保真性。在与中药共培养过程中，胚胎干细胞定向分化模型可提供中药多种成分影响生命现象的基本生物信息，与芯片技术等采集生物信息有互补作用。通过对胚胎干细胞定向分化信息的有效物质基础研究，能充分体现对中药复方中“君、臣、佐、使”的分层评价，能有的放矢地根据其组方不同而影响干细胞定向分化的生物信息，寻找复方中药中分别行使“君、臣、佐、使”的药用价值的物质。, http://www.100md.com(周 颖)
楼宜嘉说，中药复方是中医用药的主要方式，但中药复方中各味药材发挥的药效作用尚未用现代理论阐明，影响了中药的国际化、现代化。因此亟待将其活性成分归类，寻找其作用的规律性。若采用一种既能体现现代理论与技术，又能反映中药复方“君、臣、佐、使”药效作用特征的生物信息测试系统，那么在评价中药复方药效的基础研究中就有其独到之处。20世纪90年代初，国外学者就开始将胚胎干细胞分化为心肌细胞，建立了体外心肌发生模型，主要用于发育学研究和组织工程学研究。但在国内这方面的研究不多。迄今为止还未见有关药物介导胚胎干细胞体外定向分化为心肌细胞干预效应研究的报道。
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她介绍，胚胎干细胞是从早期胚胎内细胞团或桑椹胚分离出来能在体外长期培养的高度未分化的全能细胞系。它具有在体外保持不分化状态的无限增殖能力，当处于合适的培养条件下，可定向分化形成多种单一类型的细胞，如心肌细胞、神经细胞等。若利用胚胎干细胞多潜能高度未分化的特性，并利用其在特定环境下(如含药物的条件培养液)可定向分化为多种单一类型细胞或类组织样结构的特点，构建药效筛选模型，就能重现复方中药作用于胚胎干细胞分化过程中基因状况、转录调控、相关活性因子而导致分化潜能改变的内在联系，从而获取完整的从基因到下游产物的一系列生物信息，提供全面的生物信息和丰富的药物作用靶点。同时由于心肌形成的连续发育过程易受环境改变的干预，对培养微环境中药物存在很敏感，可供评价的指标也很丰富。因此应用该药效筛选模型，只要中药复方中微小的方剂组分更动，就可分析判断分化信息异同，因而能很好地进行中药复方药效的现代基础研究。
课题组早在2001年9月开始开展这方面的研究工作，并于2002年1月获得国家自然科学基金资助，正式启动中药诱导胚胎干细胞定向分化为心肌细胞药效筛选模型构建与应用研究。由于心肌发育依赖性特殊基因表达、心肌结构蛋白表达、离子通道形成等作用都是受发育控制的，所以该项研究选用的药物是温肾阳中药材。按照中医理论，肾阳衰微可致心阳不足，补肾益阳则心阳得养，心肾协调，使痰浊得化，心脉相通。利用该药物改变胚胎干细胞培养微环境，可促使胚胎干细胞定向分化为心肌细胞，而改变方剂中“君、臣、佐、使”中的任何一味或几味，都可相应地引起分化过程中生物信息的改变。在胚胎干细胞定向分化过程中，可采集到核酸层面和蛋白层面的生物信息及其转录、翻译过程中的信号传导和修饰过程。课题组采用该药效筛选模型，获取药物对胚胎干细胞的影响及其介导胚胎干细胞分化过程中的一系列生物信息，探索其与某些重大疾病发生起源的可能相关性。研究证明了他们所选用的中药可极显著地诱导胚胎干细胞定向分化为心肌细胞。
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楼宜嘉告诉记者，该药效筛选模型的构建与应用是中药现代化基础研究新的生长点。中药复方研究的最大难点就是其化学成分复杂，要基本阐明一个方剂中“君、臣、佐、使”的不同作用，必须有一个合适的高保真、高效率的生物学载体，能够基本反映中药的多层次、多靶点作用特点，胚胎干细胞定向分化模型能够基本满足该条件。区别于目前生物信息学研究的核酸层次上的DNA芯片技术和蛋白质层次上的二维电泳及测序质谱技术，胚胎干细胞定向分化模型重演了基因按照特定的时间、空间表达的过程，因此可在细胞水平最大程度体现生命现象的整体性和保真性。在与中药共培养过程中，胚胎干细胞定向分化模型可提供中药多种成分影响生命现象的基本生物信息，与芯片技术等采集生物信息有互补作用。通过对胚胎干细胞定向分化信息的有效物质基础研究，能充分体现对中药复方中“君、臣、佐、使”的分层评价，能有的放矢地根据其组方不同而影响干细胞定向分化的生物信息，寻找复方中药中分别行使“君、臣、佐、使”的药用价值的物质。, http://www.100md.com(周 颖)